流体分配设备及其制造方法.pdf

本发明提供了一种流体分配设备和一种制造流体分配设备的方法。所述流体分配设备包括芯部和壳体。所述芯部由金属合金形成。所述芯部的金属合金具有熔点。所述芯部具有内表面和外表面。所述芯部具有入口和出口。所述芯部具有从所述入口延伸至所述出口的通道。所述壳体由金属合金形成。所述壳体的金属合金具有熔点。所述壳体围绕所述芯部的外表面铸造。所述芯部的金属合金的熔点与所述壳体的金属合金的熔点大致相同。

1.  一种流体分配设备，所述流体分配设备包括：
芯部，所述芯部由金属合金形成，所述芯部的金属合金具有熔点，所述芯部具有内表面和外表面，所述芯部具有入口和出口，所述芯部具有从所述入口延伸至所述出口的通道；以及
壳体，所述壳体由金属合金形成，所述壳体的金属合金具有熔点，所述壳体围绕所述芯部的外表面铸造；
其中，所述芯部的金属合金的熔点与所述壳体的金属合金的熔点大致相同。

2.  根据权利要求1所述的流体分配设备，其中，所述芯部的固相线在所述壳体的固相线的五十华氏度以内。

3.  根据权利要求1所述的流体分配设备，其中，所述芯部的固相线在所述壳体的液相线的一百华氏度以内。

4.  根据权利要求1所述的流体分配设备，进一步包括：衬里，所述衬里由柔性材料形成，所述衬里可操作地防止流动通过所述芯部的通道的流体接触所述芯部的内表面。

5.  根据权利要求1所述的流体分配设备，其中，所述芯部具有厚度；所述壳体具有厚度；以及在所述芯部的外表面的大部分的周围，所述壳体的厚度小于所述芯部的厚度。

6.  根据权利要求1所述的流体分配设备，其中，所述壳体具有外表面；所述壳体的外表面大体上无孔隙。

7.  根据权利要求1所述的流体分配设备，其中，所述芯部包括结合在一起以形成所述芯部的多个铸造的芯部元件。

8.  根据权利要求7所述的流体分配设备，其中，所述芯部包括结合在一起以形成所述芯部的第一芯部半部和第二芯部半部。

9.  根据权利要求8所述的流体分配设备，其中，所述第一芯部半部包括凹槽；第二芯部半部包括榫舌；以及所述第一芯部半部的凹槽可操作地接收所述第二芯部半部的榫舌以将所述第一芯部半部和所述第二芯 部半部结合在一起。

10.  根据权利要求1所述的流体分配设备，其中，所述芯部的金属合金是锌合金；所述壳体的金属合金是锌合金。

11.  一种流体分配设备，所述流体分配设备包括：
芯部，所述芯部由金属合金形成，所述芯部的金属合金具有延展性，所述芯部包括单一的弯管，所述芯部具有内表面和外表面，所述芯部具有入口和出口，所述芯部具有从所述入口延伸至所述出口的通道；以及
壳体，所述壳体由金属合金形成，所述壳体围绕所述芯部的外表面铸造；
其中，所述芯部的金属合金的延展性使得所述管能够弯曲。

12.  根据权利要求11所述的流体分配设备，其中，所述壳体具有外表面；所述壳体的外表面大体上无孔隙。

13.  根据权利要求11所述的流体分配设备，其中，所述芯部的金属合金是铜合金；所述壳体的金属合金是锌合金。

14.  一种制造流体分配设备的方法，所述方法包括如下步骤：
形成芯部，所述芯部由金属合金形成，所述芯部的金属合金具有熔点，所述芯部具有内表面和外表面，所述芯部具有入口和出口，所述芯部具有从所述入口延伸至所述出口的通道；以及
围绕所述芯部的外表面铸造壳体，所述壳体由金属合金形成，所述壳体的金属合金具有熔点；
其中，所述芯部的金属合金的熔点与所述壳体的金属合金的熔点大致相同。

15.  根据权利要求14所述的方法，其中，所述芯部的固相线在所述壳体的固相线的五十华氏度以内。

16.  根据权利要求14所述的方法，其中，所述芯部的固相线在所述壳体的液相线的一百华氏度以内。

17.  根据权利要求14所述的方法，进一步包括如下步骤：在所述芯部的通道中提供衬里，所述衬里由柔性材料形成，所述衬里可操作地防止流动通过所述芯部的通道的流体接触所述芯部的内表面。

18.  根据权利要求14所述的方法，其中，所述芯部具有厚度；所述壳体具有厚度；以及在所述芯部的外表面的大部分的周围，所述壳体的厚度小于所述芯部的厚度。

19.  根据权利要求14所述的方法，其中，所述壳体具有外表面；以及所述壳体的外表面大体上无孔隙。

20.  根据权利要求14所述的方法，其中，形成芯部的步骤包括铸造多个芯部元件的步骤和将所述多个芯部元件结合在一起的步骤。

21.  根据权利要求20所述的方法，其中，形成芯部的步骤包括形成第一芯部半部的步骤、形成第二芯部半部的步骤以及将第一芯部半部和第二芯部半部结合在一起的步骤。

22.  根据权利要求21所述的方法，其中，形成第一芯部半部的步骤包括在所述第一芯部半部中形成凹槽的步骤；
形成第二芯部半部的步骤包括在所述第二芯部半部中形成榫舌的步骤；以及
将第一芯部半部和第二芯部半部结合在一起的步骤包括将所述第二芯部半部的榫舌插入至所述第一芯部半部的凹槽中的步骤。

23.  根据权利要求14所述的方法，其中，所述芯部的金属合金是锌合金；以及所述壳体的金属合金是锌合金。

24.  一种制造流体分配设备的方法，所述方法包括如下步骤：
形成芯部，所述芯部由金属合金形成，所述芯部的金属合金具有延展性，所述芯部通过弯曲单一的管形成，所述芯部具有内表面和外表面，所述芯部具有入口和出口，所述芯部具有从所述入口延伸至所述出口的通道；以及
围绕所述芯部的外表面铸造壳体，所述壳体由金属合金形成；
其中，所述芯部的金属合金的延展性使得所述管能够弯曲。

25.  根据权利要求24所述的方法，其中，所述壳体具有外表面；以及所述壳体的外表面大体上无孔隙。

26.  根据权利要求24所述的方法，其中，所述芯部的金属合金是铜合金；以及所述壳体的金属合金是锌合金。

流体分配设备及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年5月17日提交的美国临时申请No.61/824745的权益，该文件的全部内容通过引用而合并在此。
技术领域
本发明总体涉及一种流体分配设备以及制造流体分配设备的方法。
背景技术
流体分配设备例如水龙头和皂液分配器都是已知的。该流体分配设备用于住宅和商业的应用中，例如在厨房、浴室以及许多其它位置中。
流体分配设备采用许多不同的技术制造。这些技术之一就是铸造。采用铸造来制造流体分配设备产生了许多难题。
发明内容
本发明提供一种流体分配设备。在示范性的实施例中，流体分配设备包括芯部和壳体。芯部由金属合金形成。芯部的金属合金具有熔点。芯部具有内表面和外表面。芯部具有入口和出口。芯部具有从入口延伸至出口的通道。壳体由金属合金形成。壳体的金属合金具有熔点。壳体围绕芯部的外表面铸造。芯部的金属合金的熔点与壳体的金属合金的熔点大致相同。
在另一示范性的实施例中，流体分配设备包括芯部和壳体。芯部由金属合金形成。芯部的金属合金具有延展性。芯部包括单一的弯管。芯部具有内表面和外表面。芯部具有入口和出口。芯部具有从入口延伸至出口的通道。壳体由金属合金形成。壳体围绕芯部的外表面铸造。芯部的金属合金的延展性使得管能够弯曲。
本发明提供一种制造流体分配设备的方法。在示范性的实施例中，该方法包括形成芯部和铸造壳体的步骤。芯部由金属合金形成。芯部的金属合金具有熔点。芯部具有内表面和外表面。芯部具有入口和出口。芯部具有从入口延伸至出口的通道。壳体围绕芯部的外表面铸造。壳体由金属合金形成。壳体的金属合金具有熔点。芯部的金属合金的熔点与壳体的金属合金的熔点大致相同。
在另一示范性的实施例中，该方法包括形成芯部和铸造壳体的步骤。芯部由金属合金形成。芯部的金属合金具有延展性。芯部通过弯曲单一的管形成。芯部具有内表面和外表面。芯部具有入口和出口。芯部具有从入口延伸至出口的通道。壳体围绕芯部的外表面铸造。壳体由金属合金形成。芯部的金属合金的延展性使得管能够弯曲。
附图说明
图1a至1e是根据本发明的第一示范性的实施例的包括芯部和壳体的水龙头的视图，芯部包括第一芯部半部和第二芯部半部-图1a是在组装之前的第一芯部半部和第二芯部半部的视图，图1b是已组装的芯部的视图，图1c是在壳体围绕芯部已经压铸之后的芯部和壳体的视图，图1d是完成之后的水龙头的视图以及图1e是完成之后的水龙头的横截面视图；
图2a至2e是根据本发明的第二示范性的实施例的包括芯部和壳体的皂液分配器的视图，芯部包括第一芯部半部和第二芯部半部-图2a是在组装之前的第一芯部半部和第二芯部半部的视图，图2b是已组装的芯部的视图，图2c是在壳体围绕芯部已经压铸之后的芯部和壳体的视图，图2d是在完成之后的皂液分配器的视图以及图2d是在完成之后的皂液分配器的横截面视图；
图3a至3e是根据本发明的第三示范性的实施例的包括芯部和壳体的水龙头的视图，芯部包括第一芯部半部和第二芯部半部-图3a是在组装之前的第一芯部半部和第二芯部半部的视图，图3b是已组装的芯部的视图，图3c是在壳体围绕芯部已经压铸之后的芯部和壳体的视图，图3d 是在完成之后的水龙头的视图以及图3e是在完成之后的水龙头的横截面视图；
图4a至4d是根据本发明的第四示范性的实施例的包括芯部和壳体的水龙头的视图，芯部包括弯管-图4a是弯管的视图，图4b是在壳体围绕芯部已经压铸之后的芯部和壳体的视图，图4c是在完成之后的水龙头的视图以及图4d是在完成之后的水龙头的横截面视图；
图5a至5b是根据本发明的第五示范性的实施例的包括芯部、壳体以及衬里的皂液分配器的视图-图5a是在完成之后的皂液分配器的视图以及图5b是在完成之后的皂液分配器的横截面视图；
图6是根据本发明的示范性的实施例的芯部的多个部分的横截面视图，芯部包括第一芯部半部和第二芯部半部，第一芯部半部包括凹槽以及第二芯部半部包括榫舌；以及
图7是根据本发明的示范性的实施例的芯部和壳体的一部分的横截面视图，芯部有孔隙而壳体无孔隙。
具体实施方式
本发明提供了一种流体分配设备和制造流体分配设备的方法。在示范性的实施例中，流体分配设备是水龙头。然而，本领域普通技术人员可理解的是流体分配设备可能是莲蓬式淋浴器、手持式淋浴器、身体喷雾器、侧喷雾器或任何其它卫生器具配件。在另一示范性的实施例中，流体分配设备是皂液分配器。
在整个的详细描述和附图中，将采用具有后缀“-X”(表示流体分配设备的元件的一般实施例)和后缀“-#”(表示流体分配设备的元件的具体实施例)的同样的附图标记编号来指代流体分配设备的每个相同的元件。
流体分配设备10-X的示范性的实施例在图1a-1e、2a-2e、3a-3e、4a-4d以及5a-5b中示出。在这些示范性的实施例中，流体分配设备10-X包括芯部12-X和壳体14-X。
芯部12-X由金属合金形成。芯部12-X具有内表面16-X和外表面 18-X。芯部12-X具有入口20-X和出口22-X。芯部12-X具有从入口20-X延伸至出口22-X的通道24-X。
壳体14-X由金属合金形成。壳体14-X围绕芯部12-X的外表面18-X铸造。在示范性的实施例中，壳体14-X采用压力压铸或低压永久性铸模铸造而铸造。壳体14-X具有内表面26-X和外表面28-X。
在示范性的实施例中，流体分配设备10-X包括衬里30-X。衬里30-X可操作地防止流动通过芯部12-X的通道24-X的流体接触芯部12-X的内表面16-X。在示范性的实施例中，衬里30-X由柔性材料形成。在示范性的实施例中，衬里由非金属形成。在示范性的实施例中，衬里30-X可操作地插入至芯部12-X的通道24-X中。在示范性的实施例中，衬里30-X可操作地应用至芯部12-X的内表面16-X。
芯部的金属合金具有熔点，壳体的金属合金也具有熔点。在示范性的实施例中，芯部的金属合金的熔点与壳体的金属合金的熔点大致相同。
尽管已经描述了芯部的金属合金和壳体的金属合金具有熔点，但是本领域普通技术人员可理解的是熔点不是一离散的温度，而是包括在固相线和液相线之间的温度范围。固相线是一温度，在该温度以下物质完全是固体。液相线是一温度，在该温度以上物质完全是液体。在固相线和液相线之间的熔化的温度范围是多个温度，在这些温度处，物质是固体和液体的混合物。如果一种金属合金的熔化范围与另一种金属合金的熔化范围重叠时，则该一种金属合金的熔点与该另一种金属合金的熔点大致相同。
在示范性的实施例中，芯部12-X的固相线在壳体14-X的固相线的五十华氏度(50°F)以内。
在示范性的实施例中，芯部12-X的固相线在壳体14-X的液相线的一百华氏度(100°F)以内。
在示范性的实施例中，芯部12-X包括一个或更多个芯部元件32-X。每个芯部元件32-X都是铸造的。在示范性的实施例中，每个芯部元件32-X采用压力压铸或低压永久性铸模铸造而铸造。
在示范性的实施例中，芯部12-X包括单一的芯部元件32-X。在示 范性的实施例中，芯部12-X包括多个芯部元件32-X。多个芯部元件32-X可操作地结合在一起以形成芯部12-X。多个芯部元件32-X采用任何已知的技术结合在一起，以使当壳体14-X围绕芯部12-X铸造时，壳体14-X不会渗入至芯部12-X的通道24-X。
在示范性的实施例中，芯部12-X由第一芯部半部34-X和第二芯部半部36-X形成。在示范性的实施例中，第一芯部半部34-X和第二芯部半部36-X彼此镜像。在示范性的实施例中，第一芯部半部34-X和第二芯部半部36-X彼此不镜像。
在示范性的实施例中，例如在图6中所示，第一芯部半部34-X包括凹槽38-X(例如在第一芯部半部34-6中的凹槽38-6)，以及第二芯部半部36-X包括榫舌40-X(例如在第二芯部半部36-6中的榫舌40-6)。第一芯部半部34-X的凹槽38-X可操作地接收第二芯部半部36-X的榫舌40-X以将第一芯部半部34-X和第二芯部半部36-X结合在一起。
在示范性的实施例中，芯部元件32-X由锌合金或铝合金形成，壳体14-X由锌合金或铝合金形成。示范性的锌合金包括Zamak(锌基压铸合金)2、Zamak3、Zamak5、Zamak7、ZA-8、ZA-12、ZA-27以及ACuZinc(锌铝铜)。示范性的铝合金包括242、319、360、362、380、A380、B380、384、390、413以及712。
在示范性的实施例中，芯部12-X包括弯管42-X。在示范性的实施例中，芯部12-X通过弯曲单一直管形成。芯部的金属合金具有延展性。在示范性的实施例中，芯部的金属合金的延展性使得管42-X能够弯曲。在示范性的实施例中，管42-X在其弯曲之后被液压成形。
在示范性的实施例中，管42-X由铜合金或不锈钢形成。示范性的铜合金包括纯铜、黄铜、青铜、红铜、铜锌合金、硅青铜、铝青铜以及锰青铜。示范性的不锈钢包括300系列不锈钢，例如301型、302型、303型、304型、304L型、308型、310型、316型以及321型。在示范性的实施例中，壳体14-X由锌合金或铝合金形成。再次，示范性的锌合金包括Zamak2、Zamak3、Zamak5、Zamak7、ZA-8、ZA-12、ZA-27以及ACuZinc。示范性的铝合金包括242、319、360、362、380、A380、B380、 384、390、413以及712。
在示范性的实施例中，芯部12-X具有厚度tc，壳体14-X具有厚度ts。在示范性的实施例中，在芯部12-X的外表面18-X的大部分的周围，壳体14-X的厚度ts小于芯部12-X的厚度tc。在示范性的实施例中，在芯部12-X的外表面18-X的大部分的周围，壳体14-X的厚度ts与芯部12-X的厚度tc大致相同。在示范性的实施例中，大部分意味着为至少百分之二十(20％)。在示范性的实施例中，大部分意味着为至少百分之三十(30％)。在示范性的实施例中，大部分意味着为至少百分之五十(50％)。
在示范性的实施例中，芯部12-X具有微结构，壳体14-X也具有微结构。在示范性的实施例中，壳体14-X的微结构比芯部12-X的微结构具有更细的结构。
在示范性的实施例中，壳体14-X具有外表面28-X。在示范性的实施例中，壳体14-X的外表面28-X大体上无孔隙。孔隙包括气孔和例如裂纹和冷隔的平面缺陷。大体上无孔隙意味着外表面28-X能够被电镀且能够通过行业标准电镀质量测试。在示范性的实施例中，例如在图7中所示，芯部14-7包括孔隙44-7，同时壳体12-7的外表面28-7无孔隙。
在示范性的实施例中，在内部形成壳体14-X的工具(例如冲模或铸模)保持在高于室温的温度，但是铸造的芯部12-X在被放置在工具中之前未被预热至工具的温度。结果，工具的温度和形成壳体14-X的金属合金的温度提高至一温度以上，该温度当工具是空的时(即当工具中无铸造的芯部12-X时)是合适的。在芯部12-X和壳体14-X由锌合金形成的示范性的实施例中，工具的温度升高大约四十华氏度(40°F)，形成壳体14-X的锌合金的温度升高大约十华氏度(10°F)。
在图1a-1e中所示的第一示范性的实施例中，水龙头10-1包括芯部12-1和壳体14-1。
芯部12-1由金属合金(例如锌合金)形成。芯部12-1具有内表面16-1和外表面18-1。芯部12-1具有入口20-1和出口22-1。芯部12-1具有从入口20-1延伸至出口22-1的通道24-1。
壳体14-1由金属合金(例如锌合金)形成。壳体14-1围绕芯部12-1的外表面18-1铸造。壳体14-1具有内表面26-1和外表面28-1。
芯部12-1包括两个芯部元件32-1，即第一芯部半部34-1和第二芯部半部36-1。每个芯部元件32-1都是铸造的。第一芯部半部34-1和第二芯部半部36-1彼此镜像。第一芯部半部34-1和第二芯部半部36-1可操作地结合在一起以形成芯部12-1。第一芯部半部34-1和第二芯部半部36-1采用任何已知的技术结合在一起，以使当壳体14-1围绕芯部12-1铸造时壳体14-1不会渗入至芯部12-1的通道24-1。
在图2a-2e中所示的第二示范性的实施例中，皂液分配器10-2包括芯部12-2和壳体14-2。
芯部12-2由金属合金(例如锌合金)形成。芯部12-2具有内表面16-2和外表面18-2。芯部12-2具有入口20-2和出口22-2。芯部12-2具有从入口20-2延伸至出口22-2的通道24-2。
壳体14-2由金属合金(例如锌合金)形成。壳体14-2围绕芯部12-2的外表面18-2铸造。壳体14-2具有内表面26-2和外表面28-2。
芯部12-2包括两个芯部元件32-2，即第一芯部半部34-2和第二芯部半部36-2。每个芯部元件32-2都是铸造的。第一芯部半部34-2和第二芯部半部36-2彼此镜像。第一芯部半部34-2和第二芯部半部36-2可操作地结合在一起以形成芯部12-2。第一芯部半部34-2和第二芯部半部36-2采用任何已知的技术结合在一起，以使当壳体14-2围绕芯部12-2铸造时，壳体14-2不会渗入至芯部12-2的通道24-2。
在图3a-3e中所示的第三示范性的实施例中，水龙头10-3包括芯部12-3和壳体14-3。
芯部12-3由金属合金(例如锌合金)形成。芯部12-3具有内表面16-3和外表面18-3。芯部12-3具有入口20-3和出口22-3。芯部12-3具有从入口20-3延伸至出口22-3的通道24-3。
壳体14-3由金属合金(例如锌合金)形成。壳体14-3围绕芯部12-3的外表面18-3铸造。壳体14-3具有内表面26-3和外表面28-3。
芯部12-3包括两个芯部元件32-3。每个芯部元件32-3都是铸造的。 第一芯部半部34-3和第二芯部半部36-3彼此不镜像。两个芯部元件32-3可操作地结合在一起以形成芯部12-3。两个芯部元件32-3采用任何已知的技术结合在一起，以使当壳体14-3围绕芯部12-3铸造时，壳体14-3不会渗入至芯部12-3的通道24-3。
在图4a-4d中所示的第四示范性的实施例中，水龙头10-4包括芯部12-4和壳体14-4。
芯部12-4由金属合金(例如铜合金)形成。芯部12-4具有内表面16-4和外表面18-4。芯部12-4具有入口20-4和出口22-4。芯部12-4具有从入口20-4延伸至出口22-4的通道24-4。
壳体14-4由金属合金(例如锌合金)形成。壳体14-4围绕芯部12-4的外表面18-4铸造。壳体14-4具有内表面26-4和外表面28-4。
芯部12-4包括单一的弯管42-4。芯部12-4通过弯曲单一直管形成。芯部的金属合金具有延展性。在示范性的实施例中，芯部的金属合金的延展性使得管42-4能够弯曲。
在图5a-5b中所示的第五示范性的实施例中，皂液分配器10-5包括芯部12-5、壳体14-5以及衬里30-5。
芯部12-5由金属合金形成。芯部12-5具有内表面16-5和外表面18-5。芯部12-5具有入口20-5和出口22-5。芯部12-5具有从入口20-5延伸至出口22-5的通道24-5。
壳体14-5由金属合金形成。壳体14-5围绕芯部12-5的外表面18-5铸造。壳体14-5具有内表面26-5和外表面28-5。
衬里30-5可操作地防止流动通过通道24-5的流体接触芯部12-5的内表面16-5。衬里30-X由柔性材料形成。在示范性的实施例中，衬里由非金属形成。衬里30-5可操作地插入至芯部12-5的通道24-5中。
在所示的实施例中，芯部12-X包括在完成流体分配设备10-X之前延伸至壳体14-X外部的结构。该结构用于在工具中放置和保持芯部12-X并且在完成流体分配设备10-X期间被移除。
本领域普通技术人员现在可理解的是本发明提供了一种流体分配设备和一种制造流体分配设备的方法。尽管参考特别的实施例已经示出和 描述了本发明，但是通过阅读和理解该说明书，本领域技术人员能够作出等同的改变和改进。本发明包括所有这样的等同的改变和改进并且按照它们的等同方式的全部范围仅由以下权利要求的范围来限定。